基于CFD和聲學(xué)有限元的抗性消聲器性能數(shù)值研究.pdf

1、抗性消聲器是管道消聲中較為常用的消聲器。一個抗性消聲器的優(yōu)劣，主要通過其空氣動力學(xué)性能和聲學(xué)性能來衡量。通過綜合分析抗性消聲器的空氣動力學(xué)性能和聲學(xué)性能，可提高消聲器的設(shè)計質(zhì)量，并為消聲器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。
　　本文主要針對管道消聲中常用的抗性消聲器，利用計算流體動力學(xué)(CFD)方法模擬典型抗性消聲器內(nèi)部流場的壓強分布特性，獲得不同結(jié)構(gòu)抗性消聲器的壓力損失，并與半經(jīng)驗公式計算結(jié)果進(jìn)行對比，分析不同結(jié)構(gòu)的擴張室消聲器的空氣動力

2、學(xué)性能的優(yōu)劣以及半經(jīng)驗公式法的使用條件;另外，利用聲學(xué)有限元方法對典型結(jié)構(gòu)抗性消聲器的傳遞損失進(jìn)行計算，得出消聲器的傳遞損失，并定性地分析、驗證典型抗性消聲器聲學(xué)性能的優(yōu)劣。
　　在完成消聲器的幾何模型的建立工作以后，對其計算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格質(zhì)量檢查，設(shè)定初始條件、邊界條件和求解方法后可以得到消聲器內(nèi)部流場計算結(jié)果。對于聲學(xué)計算，還要定義流體屬性及出口無反射邊界條件，聲學(xué)仿真可求出消聲器的聲場分布、進(jìn)出口聲壓響應(yīng)以及傳遞損失

3、。
　　對典型結(jié)構(gòu)抗性消聲器的壓力損失計算結(jié)果表明:抗性消聲器的壓力損失主要是由局部阻力損失引起的，而局部阻力損失又主要發(fā)生在突然縮小的截面附近;對于單節(jié)擴張室消聲器，CFD數(shù)值模擬、經(jīng)驗公式和試驗三種方法均可以較準(zhǔn)確地確定其壓力損失;對于多節(jié)串聯(lián)擴張室消聲器、帶內(nèi)插管的擴張室消聲器和穿孔管消聲器等結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的消聲器的壓力損失，不能簡單地利用現(xiàn)有的經(jīng)驗公式來計算;當(dāng)外形尺寸相同時，穿孔管消聲器和帶內(nèi)插管的擴張室消聲器較其他消聲器

4、具有更好的空氣動力學(xué)性能。
　　對典型結(jié)構(gòu)抗性消聲器的傳遞損失計算結(jié)果表明:單節(jié)擴張室消聲器存在消聲量為0的通過頻率的缺陷;帶內(nèi)插管的擴張室消聲器不僅解決了普通單節(jié)擴張室消聲器通過頻率的問題，而且將普通單節(jié)擴張室消聲器的消聲性能提高了近一倍;將兩節(jié)長度相等的擴張室消聲器串聯(lián)后，其傳遞損失可近似根據(jù)兩個單節(jié)擴張室消聲器在同一頻率處的傳遞損失疊加來計算;穿孔管消聲器的消聲性能更好、更穩(wěn)定;穿孔管消聲器對高頻噪聲也具有良好的消聲效果。<